激光式传感器ppt课件

1、4.11 4.11 激光式传感器激光式传感器4.11.1 激光发射原理4.11.2 常用激光器及其原理4.11.3 激光的特点4.11.4 激光传感器的运用及实例4.11.1 激光发射原理 由物理学可知，正常分布下的原子，多处于低能级 ，除非受外界作用，原子将长期坚持这一稳定形状。假设在外界光子作用下，原子吸收光子的能量 ，只需吸收的能量足够大，原子就从低能级 跃迁到高能级 ，这一过程称为激发，见图4-122a。激发过程应满足： 处于高能级 的原子，在外界光子的诱发下，会从高能级跃迁到低能级 ，释放能量而发射与外界诱发的光子性质完全一样的光子，简单地说，入射一个光子放大为两个光子，这一过程称为

2、光子的受激辐射，见图4-122b。1Eh2E1E12EEhE2E2E1E图4-122 激发与受激辐射a受激过程 b受激辐射过程产生激光的条件 为了构成受激辐射，必需设法使某一高能级原子数多于低能级的原子数。原子数的这种分布称为粒子的反转分布。能构成粒子反转分布的任务介质称为增益介质。 光经过增益介质，由于受激辐射的光子数多于吸收而损失的光子数而使光子数不断添加，强度不断加强，这一过程称为光放大。 产生激光必需满足以下四个条件： 1外界光子能构成受激辐射光源； 2受激光在增益介质中多次反复放大； 3受激光的光能密度不断添加； 4受激光沿某一方向传播。4.11.2 常用激光器及其原理红宝石激光器及

3、其原理红宝石激光器及其原理 红宝石激光器的任务原理见图红宝石激光器的任务原理见图4-163。在椭圆形聚光器。在椭圆形聚光器4内内密封红宝石棒密封红宝石棒2和脉冲氙灯和脉冲氙灯3。红宝石棒的基质为。红宝石棒的基质为Al2O3。掺入分量比约掺入分量比约0.05%的铬离子的铬离子Cr3+，作为增益介质，以构，作为增益介质，以构成受激辐射。成受激辐射。图4-123 红宝石激光器的原理a构造图 b能级图1全反射镜 2红宝石棒 3脉冲氙灯 4聚光器 5部分反射镜氦氖激光器及其原理 由于氦氖激光器具有稳定性好，单色性强，功率小和寿命长等突出的优点，因此是运用最广泛的一种激光器。 氦氖激光器由放电管V和反射镜

4、M1、M2组成光学谐振腔，见图4-124a。图4-124 氦氖激光器的原理a构造图 b能级图半导体激光器及其原理 半导体激光器的典型产品是以砷化镓GaAs为增益介质的激光器，其构造见图4-125。图4-125 砷化镓半导体激光器的构造4.11.3 激光的特点 激光器发出的光具有许多普通光不可比较的特点。 1.高方向性 2.高亮度 3.高单色性 4.高相关性 激光是目前最亮的光源，而且其单色性最纯，会聚角最小，光束最准直，射得最远和相关性最好。4.11.4 激光传感器的运用及实例 激光传感器可用于丈量物体的几何尺寸、振动、位移、速度、加速度、转角、方向、探伤及成分分析等。由于具有精度高、量程范围宽、反响迅速、非接触、抗干扰才干强和易于数字化等一系列优点，因此运用极为广泛。 利用激光的高方向性制成的车速丈量仪，是公路车辆速度监测常用的仪器，其任务原理见图4-126。该仪器有两套完全一样的光学系统，见图4-126a。光学系统的作用是把激光束经发射透镜、光栅和接纳透镜后，准确地投射